羌塘盆地羌资3井索瓦组泥岩生物标志化合物特征及其地质意义

羌塘盆地羌资3井索瓦组泥岩生物标志化合物特征及其地质意义1杜佰伟彭清华何江林中国地质调查局成都地质调查中心成都610081摘要：本文对羌塘盆地羌资3井索瓦组样品开展了详细的有机地球化学特征研究，探讨了其有机母质来源及形成的沉积环境。样品中检测出丰富的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、萜类化合物和甾类化合物。在GC图谱上，主碳数分别为nC17、nC18、nC23或nC25,OEP值为0.4-1.24,Pr/nC17值为0.68～0.99、Ph/nC18值为0.55～0.98,Pr/Ph为0.50~0.90。萜类化合物以C30藿烷占优势的五环三萜烷为主，含有三环萜烷和伽马蜡烷。甾类化合物以规则甾烷为主，C27、C28和C29甾烷构成了不对称的“V”字型，C29ααα20S/（20S+20R)和C29αββ/(ααα+αββ)的值分别为0.30～0.49、0.40～0.54。饱和烃色谱/质谱特征表明泥岩有机母质来源来源于具有水生生物的混合来源，揭示了其母质形成于一定盐度缺氧还原环境。镜质体反射率与成熟度参数均显示泥岩与沥青处于生油高峰阶段。生物标志物研究显示羌资3井沥青与泥岩在母质性质、沉积环境、成熟度等方面有相近的特征，它们具有较好的亲缘关系。关键词：羌塘盆地，索瓦组，生物标志化合物，地质意义CHARACTERISTICSOFBIOMARKERCOMPOUNDSANDTHEIRGEOLOGICALSIGNIFICANCEINTHEUPPERJURASSICMUDSTONEOFTHESUOWAFORMATIONFROMQZ3WELLINTHEQIANGTANGBASIN,THENORTHERNTIBETDubaiweiPengqinghuaHejianglinChengduCenterofChinaGeologicalSurvey,Chengdu,Sichuan610081,ChinaAbstract:ThispaperaimstodevelopdetailedresearchongeochemicalcharactericsoftheSuowaFormationmudstonesfromWellQZ3.Theoriginoforganicmattersandsedimentaryenvironmenthavebeendiscussed,accordingtothestudyofthecharacteristicsofbiomarkers.Abundantbiomarkers,includingn-alkanes,isoprenoid,terpanesandsteranesfrommudstoneshavebeendetectedbyGCandGC-MS.Then-alkaneshavenC17、nC18、nC23ornC25asthemeanpeaks.OEPvaluesvaryfrom0.4to1.24，Pr/nC17from0.68to0.99,Ph/nC18from0.55to0.98,andPr/Phfrom0.50to0.90.Inthem/z191GC-MS,C30hopaneismostabundantintheterpanes，tricyclicterpanesandgammaceranearepresent.Inthem/z217GC-MS,regularsteranesarecharacterizedbyhighestabundances.TheregularsteranesC27-C28-C29ααα20Rdistributeswithasymmetric“V”shape.C29ααα20S/（20S+20R)valuesvaryfrom0.30to0.49andC29αββ/(ααα+αββ)from0.40to0.54.GC/MScharacteristicsofsaturatedhydrocarbonshowthatorganicmatterischaracterizedbymixedsourceswhichisconstitutedbyphytoplankton,revealthatOrganicmatterformsinlow-salinityanoxicenvironment.Differentkindsofparametersindicatethattheorganicmatteroftheasphaltsandmudstonesisthepeakofoilgeneration.Atthesame1项目资助：中国地质调查局油气专项项目“青藏地区多种能源综合地质调查（项目编号：1212011221106）”与“国家科技重大专项（2011ZX05004001-006）”联合资助作者简介：杜佰伟（1976—），男，四川成都人，高级工程师，长期从事青藏高原石油地质和非常规油气调查研究工作，（E-mail）[e-mail]，（Tel）13688012881time,biomarkerparametersoftheasphaltsandmudstonesfromWellQZ3showedsimilarcharacteristicsintheaspectsoftheorganicmattersource,sedimentaryenvironmentandmaturity.Theyhaveverycloserelativerelationship.Keywords:Qiangtangbasin；TheSuowaFormation；Biomarker；geologicalsignificance羌塘盆地目前我国勘探程度最低的大型海相沉积盆地，近几年来开展了一些二维反射地震、MT等工作，但资料说服力较差，而在野外地表路线调查、剖面测量等基本石油地质方面则取得了一些进展[1-4]，油气勘探处于盆地远景评价的普查阶段。针对盆地地层随着高原隆升遭受的一系列作用产生的油气评价工作的局限性，在托纳木地区开展了羌资3井的钻探工作，以获得该地区地下石油地质资料。笔者对该井泥岩有机地球化学特征进行了研究，探讨了泥岩及钻遇沥青的生物标志化合物特征及来源指示，希望在了解托纳木地区可能的烃源岩、油气成藏过程或后期遭受破坏等提供地球化学方面的依据。1．区域地质特征羌塘盆地位于青海省南部、西藏自治区的北部地区，盆地北以拉竹龙－金沙江缝合带为界，南部边界为班公湖－怒江缝合带，东西则以缺失侏罗纪地层作为盆地界线，其面积约22×104km2[5-7]。盆地总体呈近东西向格局，具有南北分带，东西分区的构造格局[7-8]，由南向北依次为南羌塘拗陷带、中央隆起带和北羌塘拗陷带（图1），总体表现为“两坳夹一隆”构造格架。托纳木地区则位于北羌塘拗陷中部，处于布若错-多格错仁地层分区，区内主要出露索瓦组、雪山组、康托组及第四系地层[9]。图1羌塘盆地区域构造及钻井位置Fig.1TectonicsettingsoftheQiangtangBasinandthewellpositioninthenorthernTibet羌资3井位于西藏双湖县雅曲乡托纳木复式背斜带，井口坐标为E：89°15′43.9″，N：33°36′23.7″，海拔高度5249.91米。钻井开口为第四系全新统，终孔地层为上侏罗统索瓦组泥岩，终孔深度为887.4m。羌资3井0~90.37m钻遇第四系地层，其中，0~8.58m钻遇黄色、浅灰色、紫红色粘土和残留坡积物，8.58~90.37m主要为灰至深灰色薄层-中层状粘土。索瓦组地层位于90.37m以下（未钻穿），其中90.37~312.6m，为一套粉砂岩、砂岩、泥质粉砂岩为主的陆源碎屑岩组合（图2）；312.6~887.4m为深灰色、灰黑色薄层状泥岩、粉砂质泥岩、砂岩与灰、深灰色及灰白色泥晶灰岩、泥晶生屑灰岩、介壳灰岩、砂屑灰岩、泥晶鲕粒灰岩等不等厚韵律互层（图2）。羌资3井上部粉砂岩、砂岩中见丰富的干沥青显示，下部也偶见沥青与泥岩共存。笔者从索瓦组样品中选取了9件泥岩和3件沥青使用Agilent6890-5975c气相色谱质谱联用仪进行测试，饱和烃色谱-质谱分析按照GB/T18606-2001《气相色谱质谱法测定沉积物和原油中生物标志物》执行，以便探讨样品中泥岩中生物标志物的来源、分布特征，了解泥岩有机质来源及地质意义。样品的测试条件：色谱分析时，载入99.999%氦气，进样口温度300℃，传输线温度280℃。色谱柱为HP~5MS弹性石英毛细柱（60m×0.25mm×0.25m），在50℃保持1min，再以15C/min升至120C，以3C/min升至300C，保持25min。测试方式为全扫描。图2羌塘盆地羌资3井索瓦组地层特征及有机地化样品采集位置Fig.2StratigraphiccharacteristicsoftheSuowaFormationandorganicgeochemicalsamplepositionfromWellQZ3intheQiangtangBasin2．生物标志物分布特征索瓦组泥岩有机碳含量介于0.46%～1.26%之间，平均值0.67%；氯仿“A”含量较低，其含量为0.0009%~0.0151%，平均为0.0044%；岩石热解分析表明生烃潜量S1+S2非常低，0.01~0.29mg/g，均值0.13mg/g，综合这些参数表明，索瓦组泥岩具备一定的生烃能力。干酪根镜检以腐泥组占绝对优势，其次为惰质组，镜质组含量相对较少。有机质类型主要为Ⅱ2型，其次Ⅱ1型，这说明索瓦组泥岩有机质类型较好。镜质体反射率（Ro）普遍较高，Ro值为1.21%~1.78%之间，平均值1.50%，表明QZ-3井泥岩有机质处在成熟-高成熟阶段。同时，纵向上，随着深度的增加，镜质体反射率Ro值有逐渐增大的趋势。在GC-MS分析中，检测出它们有完整碳数（nC10~nC35）的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、萜类及甾类化合物，结果显示它们没有受到明显的生物降解作用，测试的数据能够反映它们的形成特征：2.1饱和烃一般情况下，饱和烃特征能直接反映母源物质的信息，如主峰碳在nC15-nC19的前峰型，反映母质来源于藻类等低等水生浮游生物；主峰碳在nC25-nC33的后峰型，反映有机母质来源于陆源高等植物的输入[10-12]。泥岩样品GC图谱中均检出相似分布特征的正构烷烃系列，具有以下特点（表1，图3）：①碳数分布比较完整，从nC10-nC35均有分布；②泥岩主碳峰为nC18、nC23和nC25，以nC23和nC25占多数；③饱和烃气相色谱分布形态表现为以单峰形态为主；④泥岩具有较低的∑C-21/∑C+22比，比值变化范围为0.29～1.19，均值为0.66，除一件样品大于1.0外，其它样品均小于1.0，说明重烃组分占有绝对优势。⑤奇偶优势比OEP值介于0.4-1.24之间，平均值为1.04，偶碳数优势并不明显（表1），CPI平均值0.98~1.18，平均1.04左右，OEP和CPI值基本趋于平衡值，表明烃源岩均已进入成熟阶段。表1羌塘盆地羌资3井索瓦组泥岩与沥青生物标志物参数Table1BiomarkerparametersoftheSuowaFormationasphaltsandmudstonesfromWellQZ3intheQiangtangBasin野外编号样品性质主峰碳OEPCPIPr/PhPr/nC17Ph/nC18IⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧIXSY-10泥岩251.240.990.520.960.910.480.560.580.180.300.5124.5423.3152.15SY-21泥岩251.101.070.580.710.960.290.450.630.170.460.5550.2223.4826.30SY-241泥岩251.081.060.60.750.920.500.570.540.140.420.4238.2519.8841.87SY-25泥岩231.131.040.780.770.940.520.400.47